Геофизическое исследование скважин

Геофизическое исследование скважин

Геофизи́ческие иссле́дования сква́жин — комплекс методов, используемых для контроля в одномерной плоскости скважины различных параметров, таких как изменение диаметра скважины, её искривления, заводнённости, содержания солей в воде и многого другого. Исследования ведутся при помощи геофизического оборудования нефтегазового комплекса.

При геофизическом исследовании скважин используются следующие методы

Электрический каротаж

Включает в себя каротаж сопротивлений: кажущегося сопротивления (КС) -измерение удельного сопротивления горных пород; Боковой каротаж (БК) - разновидность КС экранированными электродами и их микрозондовые модификации КС МЗ и БК МЗ; Применяются различные виды токовых каротажей ТК.К электрическим так же можно отнести индукционный каротаж ИК-измерение удельной проводимости горных пород при помощи катушек индуктивности. Метод измерения и интерпретации естественных электрических потенциалов горных пород в скважинах или каротаж методом самопроизвольной поляризации(ПС).

Относительно ПС. В Узбекистане при исследовании скважин методом ПС перед двумя разрушительными землетрясениями в районе города Газли были замечены отклонения диаграмм ПС. 1.2. Электрический каротаж нефокусированными зондами

Методы электрического каротажа, основанные на дифференциации горных пород по УЭС, называют методами сопротивления. Их реализуют с помощью измерительных установок – зондов. Существуют нефокусированные и фокусированные зонды. Электрический каротаж нефокусированными зондами получил название метода кажущегося сопротивления (КС). Обычно зонды КС трехэлектродные. Четвёртый электрод заземляют на поверхности. Два электрода, обозначаемые буквами А и В, соединяют с генератором тока, два других - М и N – включают на вход измерителя разности потенциалов. Иногда в скважину помещают все четыре электрода или только два А и М. Электроды А и В питают переменным током низкой частоты, что позволяет исключить влияние на измеряемый сигнал постоянных или медленно меняющихся потенциалов электрохимического происхождения. Поскольку диапазон частот, применяемых в методе КС, как и в других электрических методах, не превышает нескольких сотен герц, теория метод базируется на законах постоянного тока. Существуют следующие модификации метода КС: вертикальное профилирование одиночными зондами, боковое каротажное зондирование, микрозондирование, резистивиметрия. Две первые модификации можно называть макро-, две последние микромодификациями. Условно к макромодификациям метода КС относят так же токовый каротаж. Прямая задача метода КС требует найти связь между известными параметрами породы скважины, источников тока и измеряемыми значениями и . Где - кажущиеся УЭС пропорциональное показанию первой производной градиент-потенциала зонда, - кажущиеся УЭС идеального градиент-зонда. Для решения этой задачи применяют аналитические методы, методы физического и математического моделирования. Обработка диаграмм может включать нормировку данных, привидение их к определённой системе отсчёта, статистическую обработку с оценкой доверительных интервалов, фильтрацию, привидение результатов к определённым глубинам, устранение аппаратурных помех и т.д. Важным этапом обработки является нахождение границ пластов и снятие показаний с диаграмм. Геофизическая задача заключается в определении искомых физических параметров на основе решения обратной задачи данного метода. Геологическая интерпретация заключается в определении геологических характеристик разреза.

Выше указывалось, что существуют две макромодификации метода КС: вертикальное профилирование одиночными зондами и БКЗ. Измеряемое одиночными зондами УЭС в общем случае кажущееся. Поэтому вертикальное профилирование применяют для нахождения границ пластов, а в благоприятных случаях для литологического расчленения разрезов, выявления нефтегазовых или водонасыщенных коллекторов, отложений угля, руд и других полезных ископаемых, отличающихся по своему удельному сопротивлению от вмещающих пород. Для определения количественных характеристик – коэффициентов пористости, нефтегазонасыщенности, зольности и т.д. – используют результаты геофизической интерпретации данных БКЗ и уточненные для конкретных отложений петрофизические зависимости. Методика БКЗ позволяет так же выяснить, проницаем ли пласт по факту наличия или отсутствия у него зоны проникновения.

Существуют две микромодификации метода КС – микрозондирование и резистивиметрия. Микрозондирование (МКЗ) состоит в детальном исследовании ближней зоны потенциал- и градиент-зондами существенно меньшей длины, чем при макромодификациях метода КС. Данные микрозондирования служат для детального расчленения разрезов скважин, уточнения границ и выделения тонких прослоев. Ризистивиметрия служит для определения удельного сопротивления промывочной жидкости. Её выполняют градиент-зондами столь малой длины – резистивиметрами, что влиянием стенок скважины можно пренебречь.

1.3. Методы электрического каротажа с фокусированными зондами

Влияние скважины и вмещающих пород может быть в значительной степени преодолено за счёт применения фокусированных зондов. Метод, основанный на применении зондов с фокусированной системой питающих электродов, называют боковым каротажем (БК). Существуют его 7-ми, 9-ти и 3-х электродные модификации. Рассмотрим 7-ми электродный зонд. Линии тока растекаются от трех точечных питающих электродов, напряжение на которые подано в одинаковой фазе. Видно, что применение такой системы позволяет не только сфокусировать ток центрального электрода в пласт, но и обеспечить высокую разрешающую способность по вертикали. Семиэлектродные зонды предназначены преимущественно для изучения неизменной части пласта. Наряду с этим существуют 9-ти электродные зонды, предназначенные для изучения зоны проникновения. Трудности создания сложных электронных устройств в ограниченных габаритах скважинного прибора привели к распространению трехэлектродных зондов БК, не требующих применения автоматических компенсаторов и управляемых генераторов. Боковой микрокаротаж (БМК) основан на применении микрозондов с фокусировкой тока. Показания зондов БМК менее искажены влиянием глинистой корки и промывочной жидкости (ПЖ). Скважинные приборы, содержащие несколько распложенных по окружности прижимных устройств, на каждом из которых размещен зонд БМК, называют пластовыми наклономерами. По вертикальному сдвигу диаграмм, зарегистрированных с помощью входящих в наклономер зондов, можно оценить наклон пласта, а по показаниям встроенного в скважинный прибор инклинометра – азимут угла падения. Задачи, решаемые методом БК, связаны с его высокой разрешающей способностью по вертикали и возможностью получения удовлетворительных результатов при больших отношениях . Где - УЭС породы, а - УЭС промывочной жидкости. В благоприятных условиях метод БК позволяет осуществить детальное расчленение разреза, оценить его литологию, выделить пласты-коллекторы, определить их коллекторские свойства. При отсутствии зоны проникновения или понижающей зоне эффективность БК значительно выше, чем у метода КС.

Ядерно-геофизические методы

К ним относятся различные виды каротажа основанные на изучении естественногго гамма-излучения и взаимодействия вещества горной породы с наведенным ионизирующим излучением.

• Гамма-каротаж (ГК) — один из комплексов методов исследований скважин радиоактивными методами. ГК исследует естественную радиоактивность горных пород по стволу скважин.

 Прибор гамма-каротажа автономный ГКА

• Нейтронный каротаж. Сущность нейтронных методов каротажа сводится к облучению горных пород нейтронами и регистрации либо, вторичного гамма-излучения возникающего при радиационном захвате нейтрона ядром вещества породы-метод НГК(нейтронный гамма-каротаж), либо потока нейтронов первичного излучения дошедших до детектора-методы ННК(нейтрон-нейтронный каротаж).Оба метода можно использовать при определении водородосодержания в породе, её пористости.

• Гамма-гамма каротаж-(ГГК) основан на измерении характеристик гамма-излучения, возникающего при облучении горных пород внешними источниками гамма-излучения.

Акустический каротаж

Акустическим каротажом (АК) называют методы изучения свойств горных пород по измерениям в скважине характеристик упругих волн ультразвуковой (выше 20 кГц) и звуковой частоты. При АК в скважине возбуждаются упругие колебания, которые распространяются в ней и в окружающих породах и воспринимаются приемниками, расположенными в той же среде.

Газовый каротаж

Основная статья: Газовый каротаж

Основан на анализе содержания в буровом растворе газообразных или летучих углеводородов.

Термокаротаж

Измерение и интерпретация температурного режима в скважине в целью определения целостности колонны;зон цементации и рабочих горизонтов скважины. Производится скважинным термометром. К этому виду можно отнести и исследования СТИ-самонагревающимся термоиндикатором применяемым при термоиндуктивной расходометрии.

Кавернометрия

Кавернометрия — измерения, в результате которых получают кривую изменения диаметра буровой скважины с глубиной — кавернограмму. Кавернограммы используются в комплексе с данными др. геофизических методов для уточнения геологического разреза скважины, дают возможность контролировать состояние ствола скважины при бурении; выявлять интервалы, благоприятные для установки герметизирующих устройств; определять количество цемента, необходимого для герметизации затрубного пространства при обсадке скважины колонной труб. Для составления кавернограмм используются каверномеры.

Так же в состав ГИС входят и другие виды работ:Различные перфорационные и взрывные работы;Работы по ГРП-гидроразрыву пласта;Свабирование(от англ. SWAB)-возбуждение скважины или откачка из неё жидкости посредством вакуумного поршня-SWAВа;Инклинометрия-определение ориентации скважины в пространстве;Различные методы опробования пластов и отбора грунта.

Контроль за разработкой нефтяных и газовых месторождений

Особняком стоят геофизические исследования в эксплуатационных нефтяных и газовых скважинах, применяемых для определения дебита скважины, технического состояния колонны, профиля притока или прфиля приемистости. При этом используют термометрию; расходометрию; барометрию; СТИ;ЛМ-локатор муфт; акустическую шумометрию;электромагнитную дефектоскопию и толщинометрию;СНГК-спектрометрический нейтронный гамма-каротаж;ИННК-импульсный нейтрон-нейтронный каротаж, и некоторые другие виды и методы каротажей.

Источники:В. А. Мейер «Геофизические исследования скважин»1981 г. Техническая инструкция по проведению геофизических исследований и работ приборами на кабеле в нефтяных и газовых скважинах. Москва 2002 г. Техническая инструкция по проведению ГИС на скважинах при подземном скважинном выщелачивании Алмата

• http://www.karotazhnik.ru/
• ООО "Специальные геофизические системы"
• [1]
• [2]
• http://eago.1gb.ru/ru/modules/articles/

См. также

• Каротаж
• Геолого-технологические исследования
• Каротажные скважинные приборы[3]